DD232251A1 - Regelungsverfahren fuer den deckprozess bei der flotativen kaliaufbereitung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des kontinuierlich gefuehrten, ein- beziehungsweise mehrstufig ablaufenden Deckvorganges bei der flotativen Kaliaufbereitung zur Herstellung von Kaliumchloridprodukten. Die Erfindung hat das Ziel, die Nachteile der bekannten Verfahren zur Regelung des Deckprozesses zu beseitigen und die Verfahrensoekonomie durch Minimierung des Deckwasserverbrauchs zu verbessern, wodurch eine Erhoehung des Wertstoffausbringens erzielt wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass ein in der Rohsalzaufgabe befindlicher K20-Konstantregler, der als Stoergroessenkompensator arbeitet, mit einer im Deckprozess installierten Kaskadenregelung gekoppelt wird, der die relevanten Prozessgroessen aufgeschaltet sind. Wesentlich dabei ist neben der Aufschaltung der MgCl2-Komponente und der Endkonzentratmenge die Konzentratqualitaet, die chemische Endproduktqualitaet sowie ihr Trendverlauf. Die Erfindung kann bei der flotativen Aufbereitung von Kalirohsalzen angewendet werden. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung

!Regelungsνerfahren für den Deckprozeß bei der flotativen Ea liaufbereitung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Eegelung des kontinuierlich geführten, ein- beziehungsweise mehrstufig ablaufenden Deckvorganges bei der flotativen Ealiaufbereitung zur-Herstellung von Ealiumchloridprodukten.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Unter dem bei der Ealidüngemittelherstellung angewendeten Deckverfahren versteht man eine Behandlungsmethode.für Salzgemische mit ECl-gesättigter und NaCl-ungesättigter Decklösung beziehungsweise Wasser zum Zwecke der Qualitätsverbesserung. Das Verfahren beruht auf Löslichkeitsunterschieden zwischen ECl und HaCl im ternären Lösungssystem. Der Deckprozeß wird in der Regel so gefahren, daß die pro Zeiteinheit zugegebene Decklösung nicht zur Verletzung der sogenannten Wasserfreiheit führt, jedoch ausreicht, um eine jederzeit stabile, möglichst an der unteren Toleranzgrenze liegende Endproduktquaüität zu garantieren.

Nach DDWP 100 931 werden die infolge unterschiedlicher Lösungsenthalpien von ECl und NaCl auftretenden Tempera-• turdifferenzen, beziehungsweise nach DDWP 111 891 die Dichte der Decklösung- im .Deckbehälter- gemessen und als Ersatzregelgrößen zur Wasserzugabe verwendet.

-Z-

Bekannt ist nach DDWP 205 150 auch eine Regelung des Deckprozesses, bei der die Wasserdosierung unter Berücksichtigung des im feuchten Decksalz radiometrisch bestimmten K₂O-Gehaltes erfolgt. Die angeführten bekannten Regelungsνer.-fahren gestatten keinen minimierten Deckwassereinsatz und berücksichtigen nicht alle wesentlichen Einflußfaktoren auf den Deckprozeß. Außerdem basieren sie auf einer Kaliverarbeitungstechnologie, bei'der die Wertstoffgewinnung [ durch Kristallisation heißer kaliumchloridhaltiger Lösungen erfolgt. Sie sind nicht auf den Deckprozeß bei der flotativen Kalidüngemittelherstellung anwendbar. Gegenwärtig wird der bei der flotativen Aufbereitung von Kalirohsalzen praktizierte Deckprozeß ausschließlich manuell und lediglich in Abhängigkeit von der Produktqüalität gesteuert. Qualitätsverletzungen als Folge verspäteten oder falschen Reagierens sowie Überschreitungen des Wasserhaushalts, die periodisch zum Laugenabstoß führen, sind unter anderem unausbleibliche Begleiterscheinungen einer solchen Paarweise. Ein technologisch stabiler Deckverlauf ist vor allem wegen der Notwendigkeit einer simultanen Berücksichtigung mehrerer Prozeßparameter manuell nicht erreichbar.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, die Nachteile der bekannten Verfahren zur Regelung des Deckprozesses zu beseitigen und die VerfahrensÖkonomie durch Minimierung des Deckwasserverbrauchs zu verbessern, wodurch eine Erhöhung des Wertstoffausbringens erzielt werden soll·

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Regelungsverfahren zu finden, das die Einbeziehung relevanter Prozeßgrößen und gleichzeitig die freie Wahl der che- mischen Endproduktqualität zuläßt.

Es wurde gefunden, daß die Aufgabe dadurch gelöst werden

kann, wenn ein in den Rohsalzaufgäbe befindlicher KpO-Konstantregler, der als Störgrößenkompensator arbeitet, mit einer im Deckprozeß installierten Kaskadenregelung gekoppelt wird, der die relevanten Prozeßgrößen aufgeschaltet sind. Wesentlich dabei ist, neben der Aufschaltung des MgC^-Gehaltes des zu verarbeitenden Rohsalzes und der Endkonzentratmenge sowie ihrer chemischen Qualität (E₂O-. Gehalt), die chemische Qualität des Endprodukts und ihr Trendverlauf.

- Die Salzaufgaberegelung sorgt bei veränderlichem ECl-Anteil im Eohsalz durch Nachführung der Effektivmengen für einen hinreichend konstanten Wertstoffanteil in der Flotationsaufgabe und trägt damit zur Stabilisierung der Endkonzentrate bei. Qualitative Schwankungen an den Eingängen von Yorflotation und Deckstufe werden so minimiert. Eine völlige Eonstanz der KoO-Menge ist allerdings nicht zu erreichen, da dies übermäßige Effektivschwankungen hervorrufen würde, die aus Gründen begrenzter Aufnahmekapazität der maschinentechnischen Einrichtungen und Apparaturen vermieden werden müssen·

Die vom Salzaufgaberegler konstant gehaltene ^O-Menge dient zugleich als Ersatzgröße für die nur schwer meßbare Endkonzentratmenge und wird, zusammen mit dem KoO- und MgClo-Gehalt des Rohsalzes, auf die Eingänge des Eilfsreglers der Reglerkaskade geschaltet. Dieser leitet aus den drei Eingangsgrößen eine proportionale Stellgröße zur Ansteuerung £es Stellgliedes ab, wobei eine Decklösungs-Grundmenge eingestellt wird, die theoretisch zu einer bestimmten ITertigproduktqualität, beispielsweise 60,15 Peozent EpO führen müßte. Dabei wird unterstellt, daß die Reglereing^ngsparameter linear sind, der Deckvorgang eine 95-prozentige NaCl-Sättigung der Decklösung verursacht, und ein MgOI₂-GeUaIt im Rohsalz < 4 Prozent existiert. Zur Einhaltung der erforderlichen Mindestverweilzeit im Deckbehälter, wird eine Minimum/Maximum-Regelung des Behälterfüllstandes vorgenommen· Gütekriterium für den Verlauf des Deckprozesses ist letzt-

endlich die erreichte Fertigproduktqualität, die periodisch nach Ablauf einer konstanten Meßzeit in Form eines Einheitssignals auf den Hauptregler geführt wird, an dem auch die ^ Sollwerteinstellung erfolgt· Aufgetretene Regelabweichungen werden durch Korrektur der Decklösungs-G-rundmenge nach einer empirisch ermittelten Kennlinie und unter Berücksichtigung der zeitlichen Änderung der ProduktquaIitat beseitigt. Dazu werden die Meßsignale des Produktkalimeters nach Über- oder Untersehreitung einer Fertigproduktgrenze über ein Tiefpaßfilter geführt, das ein dynamisches Mittelwertverhalten besitzt. Das Produkt der Filterung einer beliebigen Anzahl von Meßsignalen pro Zeiteinheit ist ein Gradient der chemischen Endproduktqualität, der am zweiten Hauptreglereingang angelegt wird. Die Berücksichtigung der Fertigprodukt-Dynamik gewährleistet eine bessere Vorhersage im stetigen Deckregelkreis mit Totzeit, so daß Regelabweichungen bis auf ein unvermeidbares Mindestmaß herabgesetzt werden können.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird im nachfolgenden Ausführungsbeispiel für das Decken von Grobsalz an Hand Fig. 1, 2 und 3 näher erläutert. Das Regelungsschema für den Deckprozeß des Feinsalzes ist adäquat und daher in Fig. 1 nicht enthalten.

Die dem Aufbereitungsprozeß zugeführte Rohsalzmenge resultiert aus einer E₂0-Aufgaberegelung, äie plötzliche Änderungendes eingeführten KgO-Quantums - neben der Teilkomponente MgCIo eine Hauptstörgröße an den Eingängen von FIotation 3 und Deckstufe 6 - verhindert.

Hierbei dient zur Analyse der Salzqualität ein kontinuierlich messender Prozeßanalysator 11 mit Szintillationssonde, während die SaIz-Effektiymenge mittels elektromechanisch integrierender Bandwaagen 12 unter Nutzung des Analogausganges ermittelt wird. Der Einbauort für die Prozeßanalysatorsonde befindet sich zwecks Einhaltung der 2 JT -Meßgeometrie im Rohsalz-Vorratssilo, während die Bandwaagen

sowie die Stellglieder in dessen Ausläufen installiert und den einzelnen Verarbeitungsstraßen zugeordnet sind. Aus dem Vergleich des Meßwertproducts von Salzqualität und -menge mit dem eingestellten Sollwert bildet der PI-Eegler 13 unter zusätzlicher Einbeziehung der aufgeschalteten Ilaischenfüllstands-Grenzwerte ein Äusgangssignal, das auf· den Modact-Antrieb 14 für den jeweiligen Flachschieber 10 wirkt· So wird trotz schwankender Sohsalzqualität die eingeführte EoO-Menge durch Änderung des Effektivanteils annähernd konstant gehalten, was zur Verbesserung des Führungsund Störverhaltens des Hilfsreglers 18 dient. Der Sollwert dieser Vorregelung wird manuell unter Beachtung des Salzangebots am Leitgerät 31 so gewählt, daß eine K₂O^-^⁰¹¹S^en~ konstanz bei zugleich hohem Durchsatz gewährleistet ist· Die Dosierung der Decklösung aus einer Decklösungsaufbereitung 9 übernehmen die Segler 18 und 19? die mittels pulslängenmodulierter Ausgangssignale das Stellglied 26 für die Decklösungszugabe über den Modact-Antrieb 25 betätigen. Zu diesem Zweck sind dem Segler 18 der Eohsalz-MgClg-Gehalt sowie die Endkonzentratqualität in Form gewandelter Signale aufgeschaltet, wo"bei Wandler 16 ein exponentiell gefiltertes Ausgangssignal liefert und Wandler 15 eine normale Analog-digital-umsetzung vornimmt« Verwendet werden können sowohl periodisch vorliegende Beprobungsergebnisse als auch Meßwerte kontinuierlich arbeitender Anal^satoren vor der JNaßzerkleinerung 2. In einem dritten Eingang des Seglers 18 liegt über ein Zeitglied 30 das von der Salzaufgaberegelung abgenommene Signal der IL-jO-Konstantmenge an. Die Verzögerung T^ = 25 min· entspricht der Verweilzeit des Salzes, gemessen von deren Aufgabe 1 bis zum Eintritt in die Deckstufe 6. Aus den Eingangsgrößen EndkonzentratquaIitat und E^O-Menge M leitet Segler 18 gemäß den in Fig. 2 gezeigten lineaien Kennlinien eine Decklösungsmenge ab, die zusätzlieh für den Fall carnallitischer Salzverarbeitung um die aufgeschaltete MgO^Komponente variiert und wie bereits beschrieben, eingestellt wird. Der Proportionalitätsfak-

tor E in 24, Fig. 1, ergibt sich aus der bekannten Löslichkeitstabelle für KCl in Abhängigkeit von MgGl₂* Zur Messung des Decklösungsdurchsatzes dient ein induktiver Durchflußmesser 17· Die chemische Qualität Q des Fertigproduktes nach der Entwässerung 7 und Trocknung 8 wird wiederum mittels # -Kalimeter 23 kontinuierlich zwischen 58 - 62 Prozent KpO gemessen und auf Regler 19 geführt

Dieser leitet aus dem aktuellen Meßwert der Fertigproduktqualität und dem über das· Leitgerät 20 eingegebenen Sollwert eine Decklösungsmenge nach Fig. 3 a"b> <3ie zur Beseitigung der noch bestehenden Regelabweichung erforderlich ist. Das heißt, die zuvor vom Regler 18 vorgenommene Einstellung wird durch Regler 19 betragsmäßig korrigiert. Die zwischen Decklösungszugabe und Fertigproduktmessung liegende Totzeit kompensiert Regler 19 weitestgeherid durch Berücksichtigung des Qualitätstrends Q. Die Vorhersage des Qualitätsverlaufs realisiert ein elektronischer Informationsverarbeitungsbaustein 21, der zu den Tastzeiten t^ =

1 min. (i = 1, 2, ...,ⁿ) dynamische Mittel für 12-minütige Zeitintervalle bildet. Fehltrends werden vermieden, indem nur Meßwerte zur Mittelung gelangen, die die Bedingung 0,2 = / Sollwert - Istwert / ύ 0,7 erfüllen, was durch einen Schwellwertschalter 22 erreicht wird.

Der durch das gezielte Dosieren von Decklösung zum Konzentrat beabsichtigte Effekt des Herauslösens von NaCl ist darüberhinaus stark zeitabhängig. Bei einem Deckbehälterinhalt von etwa 110 mr Konzentrat, was einem Füllstand von 4 m entspricht, ist eine Mind.estverweilzeit von 25 Minuten notwendig. Die Einhaltung der erforderlichen Deckzeit erfolgt über eine Füllstands-Konstantregelung. Dazu betätigt ein hydraulisch arbeitender Strahlrohrregler 29 eine in der Grobsalzzufuhr 5 nach der Naßklassierung 4 befindliche Drosselklappe 27> nachdem der Behälterfüllstand über Druckmeßköpfe 28 gemessen wurde.

Das beschriebene Verfahren führt zu einer Decklösungseinsparung von etwa 100 nr/d beziehungsweise zu einer Redu-

zierung des spezifischen Decklösungseinsatzes um etwa 6 m-ykt Rohsalzverarbeitung· Infolge verringerter Abstoßverluste verbessert sich das Wertstoffausbringen um etwa 0,3 Prozent. Gleichzeitig tritt eine Senkung der Standardabweichung für die chemische EndproduktquaIitat, bezogen auf einen Sollwert von 60,15 Prozent K₂O, um ca. 0,29 ein, so daß eine nachträgliche Produktvergleichmäßigung entfallen kann.

Claims (5)

Erfindungsanspruch

1. Regelungsverfahren für den Deckprozeß'bei der fLotativen Kaliaufbereitung gekennzeichnet dadurch, daß durch Kopplung einer zur Einhaltung konstanter Eingangsparameter in der Deckstufe geregelten KpO-Aufgabe und einer Kaskadenregelung, bestehend aus einem schnellen Hilfs-' regler, dem die Prozeßeingangsgrößen Endkonzentratmenge, Endkonzentratqualität und Eohsalz-MgClp-Gehalt aufgeschaltet sind und der die Einstellung einer Deck-

IQ- lösungs-Grundmenge vornimmt, sowie einem langsameren Hauptregler, der diese Grundmenge entsprechend dem radiometrisch bestimmten Fertigproduktverlauf betragsmäßig nachdosiert, durch Sollwertverstellung jede gewünschte chemische Produktqualität, gemessen in Pro-

•jc zent KoO, produziert werden kann.

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Nachdosierung von der in der Deckstufe befindlichen Endkonzentratmenge und vom eingestellten Sollwert am Hauptregler bestimmt wird.

3· Verfahren nach Punkt 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Nachdosierung dynamisch erfolgt, indem die in konstanten Zeitperioden ermittelten Regelabweichungen der Fertigproduktqualität über einen geeigneten Filterbaustein als Trendsignal auf den Hauptregler aufgeschaltet werden.

4. Verfahren nach Punkt 1 bis 3> gekennzeichnet dadurch, daß zur Einhaltung der erforderlichen Mindestverweilzeit die Konzentrataufgabe in den Deckbehälter in Abhängigkeit vom Behälterfüllstand geregelt wird.

5· Verfahren nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Decklösung, entsprechend der physikalischen Beschaffenheit des Konzentrats nach der Naßklassierung, getrennt für das Grob- beziehungsweise Feinsalz dosiert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen